Page 215 - 2020涂料产业研究报告
P. 215
11～13（固体含量≥25%），主要由硅酸盐的模数和浓 几乎滴定完全时仍能保持较高pH。可以利用硅酸盐这
度决定，如图6所示。碱金属氧化物的浓度越高，pH值 一性质在普通乳胶漆中加入一定量硅酸盐使涂料pH超过
越大，这很容易理解。模数增大，即二氧化硅的含量增 11，而不用使用杀菌剂来生产无杀菌剂（biocide-free）
加，碱金属氧化物的含量降低，溶液的pH值也越低。 的环保乳胶漆。
在不同碱性条件下，碱金属硅酸盐中氧原子可能以 对水性涂料常用的高致敏性罐内杀菌剂的使用，欧
未离解的硅醇(Si-OH)基团或负离子(Si-O-)的形式存在， 洲有非常严格的法规限制，我国也越来越严。如欧洲蓝
+
其平衡离子为带正电荷的碱金属阳离子(M )。根据浓 天使标准规定从2019年1月开始内墙涂料中禁止使用罐
度、碱性等条件不同，单体、低聚物和聚合物形式的硅 内杀菌剂（BIT≤10PPM，MIT≤1.5PPM,CIT≤0.5PPM,
酸盐基团在溶液中的分布不是固定的，而是处于动态平 甲醛≤10PPM），目前除生物杀伤剂以外最好的水性涂
衡中，如图7所示。两个硅醇基反生缩合反应，单硅酸根 料罐内防腐方法是将涂料的PH调到11以上来抑制微生物
离子形成二聚体，二聚体还可继续与单硅酸根离子或二 的生长，而不用另加罐内防腐剂。硅酸钾的碱性强且有
聚体通过硅醇基缩合成三聚体和四聚体，聚合反应继续 很强的缓冲能力，是理想的绿色环保型罐内防腐剂，在
进行，直到最后形成凝胶网络结构。 普通乳液漆中加入3-5%硅酸钾就能将PH值调节到11左
右并保持长期稳定。为了提高乳液漆的稳定性及使配方
更加简单，硅酸钾最好选用稳定化硅酸钾。
1.1.1.6 稳定性与稳定化
无机涂料中的碱金属硅酸盐（包括硅溶胶）是高活
图7 pH值对硅酸盐溶液中缩聚离解平衡的影响 性物质，建筑涂料通常需求以单组份的供应市场，十多
种原材料混合在一起可能会发生一系列化学反应，导致
碱金属硅酸盐溶液的稳定性在很大程度上由pH值决 无机涂料的稳定性很难控制。
定，当pH降低到11以下，聚合速度显著增加，稳定性降 硅金属硅酸盐自身可发生图7所示的缩合离
低，降到10以下时可溶性硅酸根阴离子会聚合形成二氧 解可逆反应的同时，还极容易同多价金属离子
2+
2+
2+
化硅凝胶而固化。因此由硅酸钾生产的无机涂料要保持 Mg ,Ca ,Cu ,Zn ,Fe ,Al 等发生几乎是不可逆离子反
2+
3+
3+
长期稳定性，pH也应保持在11.0以上。但过高的pH也
会影响无机涂料中乳液、有机助剂的稳定性，水溶性更
高，漆膜耐久性更差，同时对施工人员的潜在危害也更
图8 碱金属硅酸盐同多价金属离子的反应
大而需要特殊标签。综合考虑，无机硅酸盐涂料较理想
的pH范围是11.0-11.5。
只含硅酸钾作为无机粘结剂的第二代无机涂料由
于硅酸钾用量较大，pH可能在11.5-12.0，较理想值稍
高。而同时用硅酸钾和硅溶胶作为无机粘结剂的第三代
无机涂料由于硅酸钾用量大幅减少，硅溶胶pH（一般在
7-10）较硅酸钾低，则很容易控制在理想范围内。
碱金属硅酸盐有很强缓冲能力，且缓冲能力随模数
的增加而增加，即使是稀的硅酸盐溶液在加入少量酸时
2+
也能保持pH相对恒定，电位滴定显示硅酸盐溶液直到碱 图9 Cu 与碱金属硅酸盐的反应
213
www.coatings.hc360.com 慧聪涂料网
